EN
Sistemos, kurios leidžia veikti saulės energija varomam šviestuvui
Saulės apšvietimo lempų veikimui reikia keturių pagrindinių dalių, kurios saulės šviesą paverčia naudinga elektros energija. Proceso pradžioje saulės baterija surenka saulės šviesą ir inicijuoja fotovoltinį efektą, kad sukurtų nuolatinės srovės (DC) elektros energiją; norėdamos gaminti komerciškai naudojamas saulės baterijas, įmonės naudoja monokristalinės struktūros medžiagas, kurių elektros energijos gamybos naudingumo koeficientas yra 15–22 % (procentai). Norint saulės šviesą paversti naudinga elektros energija, saulės baterijai reikia šviesos energiją paversti elektrine energija.
Saulės šviesos proceso etapai
Kai saulės elementas surenka pakankamai elektros energijos, jis pradeda siųsti ją į akumuliatorių. Kad būtų užkirstas kelias akumuliatoriaus perkrovimui ir per giliems išsikrovimams, įrengiamas įkrovos reguliatorius, kuris kontroliuoja elektros srovės srautą. Litio jonų akumuliatorių technologija ir LiFePO₄ akumuliatorių technologija turi daugiau nei dešimties metų naudingąjį tarnavimo laiką bei leidžia atlikti daugiau nei 2000 įkrovos ciklų. Akumuliatorius leidžia šviestuvams veikti 12 valandų net ir esant nuo elektros tinklo nutolus, todėl šviestuvus galima naudoti nepriklausomai nuo elektros tinklo.
Šviesinys
Kai saulė nusileidžia, automatiškai įsijungia šviesos jutikliai kartu su aukštos efektyvumo LED šviestuvais. Priklausomai nuo montavimo ir konfigūracijos, LED šviestuvai gali generuoti nuo 3000 iki 8000 lumenų. Visas procesas – nuo pradžios iki pabaigos – vyksta skaitmeniniu būdu, dėl ko nereikia laidų ir vidutiniškai 70 % mažesnis anglies pėdsakas lyginant su laidiniais šviestuvais („Renewable Energy Journal“, 2023).
Svarbūs veiksniai vertinant saulės energija varomų plieno šviesos šaltinių kokybę
Lumenai, spindulio plotis ir bendras švytėjimo poveikis
Šviesos intensyvumas ir šviesos paskirstymo plotas matuojami lumenais. Taigi, kuo daugiau lumenų, tuo didesnis apšviestas plotas. Saulės energijos pagrindu veikiantis plieninis šviestuvas, kuris gali apšviesti įvažiavimą arba sklypo perimetrą, turėtų generuoti ne mažiau kaip 1000 lumenų ir gali siekti net 2000 lumenų. Reikėtų pažymėti, kad spindulio kampas nulemia apšvietimo plotą. Platus 120 laipsnių kampo spindulys gali apšviesti nuo 500 iki 1000 kvadratinių pėdų plotą, o siauresnis 90 laipsnių kampo spindulys bus suskoncentruotas tam tikrame plote. Tipiškam dviejų automobilių įvažiavimui pakanka apie 1500 lumenų su 120 laipsnių kampo spinduliu. Teisingai parinkus saulės energijos pagrindu veikiantį plieninį šviestuvą, galima apšviesti tamsius plotus, tačiau taupyti energiją. Aukštesnio lumenų skaičiaus saulės energijos pagrindu veikiantys plieniniai šviestuvai gali būti įjungiami dieną net esant debesuotam orui. Tai yra dėl to, kad saulės elementas yra didesnis ir akumuliatorius galingesnis.
Baterijos talpa, plokštumos naudingumo koeficientas ir veikimas visomis orų sąlygomis
Baterijos energijos kaupimo talpa nustato, kiek laiko baterija veiks, kol reikės ją perkrauti, ir išreiškiama vatais valandoje (Wh). Pavyzdžiui, įprasta 36 Wh baterija veiks 8–10 valandų esant 1000 lumenų šviesumui. Kalbant apie saulės elementus, vienakristaliniai saulės elementai dažniausiai pranašesni už daugakristalinius saulės elementus, ypač ankstyvą rytą ir vėlyvą vakarą, kai šviesos mažai. Bandymai parodė, kad tokiomis sąlygomis vienakristaliniai saulės elementai įkrauna baterijas maždaug 25 % greičiau nei daugakristaliniai saulės elementai. Svarbu taip pat ir oro sąlygoms atsparumas. Dauguma saulės elementų turi IP apsaugos klasės žymėjimą, o pavyzdžiui, IP 65 ar aukštesnio lygio saulės elementai suprojektuoti taip, kad būtų atsparūs dulkiams ir lietui be jokių problemų. Dauguma saulės elementų suprojektuoti veikti temperatūrų diapazone nuo –20 °C iki 50 °C. Kad saulės elementai veiktų žiemą, reikia pasirinkti saulės elementus, kurie suprojektuoti taip, kad sniegas nuo jų nuslystų, ir juos sujungti su baterijomis, turinčiomis mechanizmus, apsaugančius jas nuo šalčio.
Geriausios praktikos saulės apšvietimo lempų montavimui, kad būtų pasiektas optimalus našumas
Saulės šviesos poveikis / saulės apšvietimo lempų montavimo aukštis / judėjimo jutiklių reguliavimas
Negalime pakankamai pabrėžti, kiek svarbu pirmą kartą teisingai įrengti įrangą, kad būtų užtikrintas jos visuotinis našumas. Saulės baterijoms kasdien reikia tiesioginės saulės šviesos 6–8 valandas. Šiaurės pusėje nuo ekvatoriaus saulės baterijos turi būti nukreiptos tikrojo pietų kryptimi. Kad būtų padidinta jų efektyvumas žiemą, saulės baterijos gali būti sezoniniškai reguliuojamos, todėl prarasti galima maždaug 25 % galios. Tai remiasi 2022 m. Nacionalinio atnaujinamųjų energijos išteklių tyrimų centro (NREL) atliktais tyrimais. Geriausiam saugos apšvietimo aprėpimui idealus montavimo aukštis yra 2,4–3,0 m. Jei lempos montuojamos žemiau šio aukščio, žmonės negalės aktyvuoti jutiklių. Kita vertus, jei lempos montuojamos aukščiau nei 3,0 m, žmonės galės eiti po jutikliais, neaktyvindami šviesos.
Prieš atliekant tvirtesnę įrenginio montavimą, apsvarstykite aktyvinimo zonų patikrinimą sutemos metu. Galbūt norėsite pritaikyti vaizdo kampą taip, kad jis apimtų 180 laipsnių, kad būtų fiksuojamos judėjimo aktyvacijos, ir nustatyti jautrumą taip, kad būtų išvengta nuolatinių aktyvacijų dėl mažų gyvūnų, pvz., ežiukų. Judėjimo trukmė gali būti nustatyta nuo 30 iki 90 sekundžių, kad būtų taupoma baterijos energija, atsižvelgiant į konkrečius taikymo poreikius. Nepamirškite patikrinti įrenginio sandarinimo tarpiklių oro-tvarkos atsparumo montuodami įrangą. Pažeistas tarpiklis gali leisti į įrenginį patekti vandens, o sugadinti komponentai galbūt kada nors sukels didelių problemų.
Vertinant lauko apšvietimo variantus, saulės energijos pagrindu veikiantys platumos šviestuvai ir paprastos laidinės sistemos veikia esminiu būdu skirtingose srityse dėl kainų, patikimumo ir ekologiškumo skirtumų. Pirmo žvilgsnio vertinimu saulės energijos modeliai kainuoja 20–50 procentų daugiau nei jų laidinės konkurentės. Tačiau ilgalaikiu požiūriu reikia įvertinti ir šviestuvų maitinimui susijusias komunalines sąnaudas, todėl tokių sistemų naudingumas yra didesnis regionuose, kur elektrinės tinklo prijungimas yra pernelyg brangus. Įrengimo procesas taip pat labai skiriasi, todėl įrengimo sąnaudų skirtumai yra reikšmingi. Kadangi saulės energijos sistemos neprivalo būti įrengiamos į griovius, tai leidžia žymiai sumažinti komercinių griovių kasant sąnaudas, kurios, remiantis Ponemon instituto 2023 m. duomenimis, vidutiniškai siekia apie 740 000 JAV dolerių. Todėl, nors saulės energijos sistemos gali būti įrengtos ir pradėti veikti per kelias valandas su minimaliais papildomais darbais, laidinėms sistemoms reikia ilgalaikių darbų ir papildomų sąnaudų, nes jų įrengimui būtini licencijuoti elektrikai bei visos kitos leidimų išdavimo ir elektros instaliacijos paruošimo sąlygos.
Šviesos sistemos patikimumas gali priklausyti nuo daugelio veiksnių. Tradicinės laidinės sistemos gali būti patikimos lietaus ar sniego metu, todėl jos tinka saugumo zonoms, kur nesėkmės gali sukelti problemas. Saulės energijos šviesos sistemos reikalauja saulės šviesos įkrovimui. Priklausomai nuo dienos saulės šviesos kiekio, aukštos kokybės saulės energijos sistema pilnai įkrovus gali veikti 8–12 valandų. Naudodamos atsinaujinančią energijos šaltinį, saulės energijos sistemos neleidžia jokių anglies emisijų, todėl jos puikiai tinka žaliems pastatams.
Vertindami įvairias parinktis, vienos pasirinkimas priklauso nuo įrengimo vietos.
Komercinės paskirtys: saulės energijos šviesos sistemos tinka tvoroms, stovėjimo aikštelėms ir vartams. Laidinės sistemos geriau tinka dideliems sandėliams ir svarbiems komerciniams pastatams.
Buitinės paskirtys: laidinės sistemos geriau tinka pagrindiniams įėjimams, kur reikia geresnio apšvietimo. Saulės energijos sistemos tinka sodų ir takų apšvietimui.
Kai kalbama apie apšvietimo variantus, pagrindinė skirtis yra galimybė valdyti apšvietimą ir nuolatinio šviesos šaltinio prieinamumas.
Dažniausiai užduodami klausimai
Ar saulės energijos pakraunami žibintai veikia debesuotomis dienomis?
Taip, saulės energijos pakraunami žibintai veikia debesuotomis dienomis, nes jie turi baterijas, kuriose kaupia saulės energiją. Tačiau jų našumas debesuotomis dienomis žymiai sumažėja.
Kiek laiko tarnaus saulės energijos pakraunamų žibintų baterijos?
Šio tipo žibintuose naudojamos šiuolaikinės litio jonų arba LiFePO4 baterijos, kurios gali tarnauti daugiau nei 10 metų ir išlaikyti daugiau nei 2000 įkrovos ciklų.
Kokia yra tinkama aukštis saulės energijos pakraunamų žibintų montavimui?
Tinkamas saulės energijos pakraunamų žibintų montavimo aukštis yra 2,4–3 m (8–10 pėdų), nes toks aukštis užtikrina gerą subalansuotą apšvietimą ir efektyvią judėjimo aptikimo funkciją.
Ar laidiniai žibintai yra geresni už saulės energijos pakraunamus?
Tai priklauso nuo taikymo. Paprastai laidinės plieninės šviesos sistemos yra patikimesnės situacijose, kuriose reikia daug šviesos. Sandėliai yra geri pavyzdžiai taikymų, kuriuose laidinės plieninės šviesos yra geresnės nei saulės energijos plieninės šviesos. Saulyje veikiamos plieninės šviesos, kita vertus, yra tinkamesnės naudoti vietose, kur nėra prieigos prie elektros energijos, o todėl ir nėra energijos sąnaudų.